77 Металдың механикалық, жемірілу-механикалық және электроэрозиялық тозуы. Тозуға сынау әдістері. Әсерлесу төзімділігінің шегі.

Тозу дегеніміз -денегің үйкеліс кезінде біртіндеп өзгеру процесі .тозужың негізгі түрлері жанасу аймағында болатын процестің табиғатымен сипатталады.

Механикалық тозу- абразивті, коррозиялық, кавитациялық, қажу- бұлар тесу, сындыру жолдарымен және үйкеліс кезінде дамиды. Электроэрозиялық - электр тогының әсерімен. Жемірулік -механикалық- ол орта мен үйкелетін дененің материалының химиялық өнімінің өзара әрекеттесуімен және өзара әрекеттесу өнімінің механикалық аластатуымен анықталады.

Тозу схемасы

Тозуға беріктігі – үйкелістің белгілі жағдайында материалдың тозуға қарсыластық көрсету қасиеті. Тоздыру – үйкеліс күштерінің ықпалымен материал бөлшектерінің бөлінуі арқылы, оның беткі қабаттарының біртіндеп үгілу процесі. Тоздыру нәтижесі тозу деп аталады. Оны өлшемдерінің өзгеруі (сызықтық тозу), көлемінің немесе мөлшерзатының азаюы (көлемдік немесе мөлшерзаттық тозу) бойынша анықтайды.

Тозуға сынау әдістері : кесумен, сындырумен, уйкеліспен, тесумен .

78 Қатты ерітінділердің атомдық-кристалдық құрылымын оқу әдістері. Рентгенқұрылымдық сараптау.

Қорытпаларда компоненттердің әрекеттесуінің нәтижесінде сұйық ерітінділер, қатты ерітінділер және химиялық қосылыстар түзілуі мүмкін.

Металдар мен қорытпалардың атом-кристалды құрылысы.

Салқындату жылдамдығына байланысты қатты денелерді кристалдану (қатаю) кезінде аморфты және кристалды деп бөледі.

Аморфты металл салқындату жылдамдығы 10⁶ -10^{7 о} С/с немесе одан да жоғары жағдайда жұқа таспа немесе майда түйірлер түрінде түзіледі. Бұл жағдайда атомдар ретпен орналаспайды, демек кристалдар түзбейді. Аморфты қатты дене изотропты деп аталады, яғни барлық бағытта қаситтері бірдей болады. Мұндай денелердің қаттылығы жоғары және жемірілуге беріктігі жақсы болады.

Кристалды денелерге анизотропия тән. Демек кристалды денелердің түрлі қасиеттері әр түрлі бағытта өзгеше болады. Бұл кристал торының түрлі жазықтықтардың қимасында атомдар санының түрліше болуымен түсіндіріледі (4.1 сурет).

Кристалды қатты денелерде (салқындату жылдамдығы төмен) атомдардың дұрыс геометриялық ретпен орналасуы байқалады. Демек, нәтижесінде кристалдар пайда болып кристалдық тор түзіледі (4.2 сурет).

Металдардың түрлі кристалдық торлары кездеседі. Солардың ішінде жиі кездесетін үш түрі болады

1) көлемге шоғырланған текше тор;

2) жағына шоғырланған текше тор;

3) тығыз гексагоналды кристалдық тор.

Металдардың атомдық құрылысы қарапайым кристалл ұясымен сипатталады.

Көлемге шоғырланған текше тордың қарапайым ұясында тоғыз атом орналасады: оның сегіз атомы ұяның түйіндерінде, ал бір атом ортасында.

Мұндай кристалдық торға ие элементтер: литий, натрий, калий, рубидий, ванадий, молибден, вольфрам, ниобий, тантал, α–темір және т.б.

Жағына шоғырланған текше торда қарапайым ұяның түйіршіктерінде онтөрт атом және әрбір жағының ортасында бір атом орналасады.

Мұндай кристалдық торға ие элементтер: никель, қорғасын, күміс, алтын, мыс, алюминий, платина, кальций, α–темір, церий, α–кальций және т.б.

Тығыз гексагоналды кристалдық тордың қарапайым ұясының түйіндерінде онжеті атом, әрбір алтықырдың ортасында бір атом және призманың ортасындағы жазықтықта үш атом ораналасады.

Мұндай кристалдық торға ие элементтер: магний, мырыш, кадмий, рений, берилий, гафний, титан, осмий және т.б.

Кристалдық торды сипаттайтын негігі шамалар: тор парамтрі, тордың координациялық саны, толтырылу коэффициенті

79 Суарылған болаттың жұмсартылуы. Мартенситтің ыдырауы. Арнайы карбидтердің түзілуі және олардың ұйысуы. Қалдық аустениттің ыдырауы. Ұяның қайтуы мен қайта қатденеленуі. Шашыранды нығаю. Болаттың жұмсартулық морттылығы.

Суарылған болаттың жұмсартылуы Ас₁ (723⁰С) температураға дейін қыздырып, қайта суытуды – жұмсарту дейді. Жұмсарту металдың түріне орай әртүрлі температурада қыздыру арқылы жүргізіледі. Нәтижесінде болаттың қаттылығы, үйкеліске беріктігі төмендеп, тұтқырлығы мен пластикалық қасиеттері жоғарлайды. Жұмсарту, қыздыру– температураға байланысты төмен температурада (200⁰С), орташа температурада (200-300⁰С) және жоғары температурада (500-550⁰С) жұмсарту болып үшке бөлінеді.

Мартенситтің қирауы. Г. В. Курдюмовтың ренгенограммадағы дифракциялық суреттің өзгеруіне байланысты мартенситтің қирауын екі стадиясына бөлді. Бірінші стадиясы – “екі фазалық” қирау (150С төмен). 150С төмен температурада көміртегі атомдарының қозғалуы төмен. Осы қозғалғыштық көміртегінің арқасында жақындағы мартенситтік айналасынан карбидтік пластиналардың түзілуіне әбден жеткілікті. әр түрлі болып келеді..

Арнайы карбидтердің түзілуі және олардың коагуляциясы. Экспериментальды 100С-тық температурадан бастап метатұрақты -карбид байқалады, олар цементиттен торының типімен ажыратылады (гексогональды -карбидта, ал ромбалы цементитте), -карбидтің формуласы Fe_2,4С. 0,2 С бар болаттарда -карбидтің бөлінуі, себебі көміртегі атомының көп бөлігі дислокациялармен байланысты. -карбидтің матрицадағы бағдарғысы фазалардың бөлігіндегі шекараларының когеренттігін қамтамасыз етеді. Өте төмен температурада -карбид өте дисперсті пластина немесе сырық өзек (стержень) түрінде бөлінеді.

Қалдық аустениттің ыдырауы көп мөлшерде кездесетін жоғары көміртекті болаттарда жұмсарту процесінде маңызды рөль атқарады. 200-300С аралығында аустениттің қирауы активті жүреді. Жұмсарту кезінде қалдық аустенит төменгі бейнитке айналады.

Қайтымсыз жұмсартудан кейінгі морттылық. Соққы тұтқырлығы сызбасында 20С-тық температурасында екі ойық көруге болады. Ол морттылықтың 2 типіне сәйкес келеді (10.4 -суреттегі 1 қисық). 250-400С арасында қайтымсыз жұмсартудан кейінгі морттылық өседі. Қайтымды жұмсартудан кейінгі морттылық. Екінші соққы тұтқырлығының ойығы 450-600°С арасында өтеді (4 сур. 1 қисық). Жоғары температуралық жұмсартудан кейінгі морттылық 450-600°С-қа дейін қыздыру нәтижесінде және 600°С-тан жоғары жұмсартудан, 600-450°С аралығында аздап суытса пайда болады. 600°С-тан жоғары температурада жылдам суыту; мысалы суда, морттылықты жояды.

10.4-сурет. Босату температурасынан кейін 20°С кезіндегі соққы тұтқырлығының тәуелділігі

80 Аморфты және микрокристалдық қорытпалар. Темір, никель, титан және мыс негізіндегі аморфты материалдар. Рентгендіаморфты қорытпалар. Алу әдістері, қасиеттері, құрылымы, ентаңбалануы және қолдану аймағы.

Аморфты материалдар (АМ) температураның жоғарылауымен босаңсып, біртіндеп сұйық күйге ауысады. Бұл ерекшеліктер аморфты материалдарда кристалдық материалдарға қарағанда атомдардың орналасуында (кристалдық тордың) алыс реттің (long-range order) жоқтығымен түсіндіріледі. Кристалдық тордың алыс реттілігі – қатаң периодтылық, кеңістікте құрылымның бір элементінің (атомның, атомдар тобының, молекулалар және т.б.) қайталануы. Аморфты материалдар жоғары беріктікке, ерекше электрліе, магниттік қасиеттерге ие. Аморфты материалдар созу кезінде морт қирайды , дегенмен иілу мен сығу кезінде белгілі бір деформацияға қираусыз шыдайды. Темір, никель негізіндегі аморфты қорытпалар үшін беріктік шегі 3500 МПа дейін жетеді, кобальт негізінде 3000 Мпа, палладий негізінде шамамен 1500МПа. Соған қарамастан, бұл материалда пластикалық қасиетттер төмен.

Аморфты металдарды бірнеше әдістермен алу

1. Қысым әсерінен тозаңдатып қанығу (splat quenching) немесе балқыманы атқылау (gun technique) жұқа фольгадағы диафрагманы кенеттен тесіп өтіп, реактордың вакуумдық бөлігіне таралатын екпінді толқынның әрекетіне негізделген.

2. Балқыманы спиннингерлеу әдісінің (melt-spinning) артықшылығы жұқа фольганы лента түрінде үзіліссіз дайындау болады.

3. Өзек түріндегі қатты денелер айналмалы диск немесе роликпен (melt extraction) тек контактінің орнында балқиды

4. Жұқа металдар ағысының балқымасын тек қана қаныққан сұйықтыққа бағыттау арқылы аморфты металдар сымдарын алуға болады

Аморфты материалдарды шина, шына, құбырларлы армирлау кезінде, трансформаторлар, маховик, электростанцияда, сағаттың механизмнің пружинасын, датчик, сейсмодатчиктер, манометр мембранасын индикаторлар жасауда қолданады.